IVD小伙伴，今天讲解一下超声波清洗的原理！
超声波清洗是一个非常复杂的过程，这里仅作简单介绍。超声波作用包括超声波本身的能量作用、腔体破坏时释放的能量作用以及超声波对介质液体的搅拌和流动作用。
1、超声波的能量效应
超声波具有非常高的能量。当它在介质液体中传播时，将能量传递给介质颗粒，介质颗粒将能量传递给清洗物体表面，使污垢解离、分散。声波是纵波，即介质质点的振动方向与波的传播方向一致。纵波传播过程中，介质粒子的运动导致粒子分布不均匀，出现密度不同的区域。在颗粒分布稀疏的区域，声波形成负声压，在颗粒分布密集的区域，声波形成正声压，并且形成负声压和正声压交替连续变化。这种变化不仅使介质粒子获得一定的动能而且获得一定的加速度。高频超声波的能量效应极其巨大。当带有能量的介质颗粒与污物颗粒相互作用时，能量传递给污物并导致污物解离和分散。
2. 空穴被破坏时释放的能量
超声波像普通声波一样在介质中沿直线传播。运动速度与介质液体有关，不同介质液体中传播速度不同。超声波的频率比普通声波高，因此波长短，能量高。
在介质液体中沿直线行进的超声波，到达与其他物质的界面时，会发生透射和反射运动。透射和反射的程度由构成界面的材料的声阻抗决定。声阻抗是声音传输介质给定表面上的声压与粒子速度的比值。各种声音传输介质具有固定的声阻抗率。当超声波传播到声阻抗率相差很大的两种介质的界面时，主要发生反射，而在声阻抗率相近的两种介质的界面，主要发生传输。例如，当超声波传播到水-空气界面时，由于空气密度比水小得多，声阻抗率也远，所以此时声波主要反射；同样，当超声波传播到水-钢界面时，由于两种介质声阻抗率差异较大，也会发生主反射。当超声波传播到水-塑料界面时，由于两种介质之间的声阻抗相似，超声波主要传播。
反射超声波与行进超声波合成后，当各点相位差保持稳定时，发生共振，它们在某些固定位置处叠加加强，介质在这些位置处容易产生孔洞。
由于超声波是以正压和负压反复交替变化的形式向前传播，在负压时介质液体内形成微小的真空腔。此时，溶解在介质液体中的气体会迅速进入空腔并形成气泡；而在正压阶段，空腔气泡被绝热压缩，最终被压碎。当气泡破裂时，空腔周围会形成巨大的冲击力，使空腔附近的液体或固体受到数千个大气压的高压。释放出巨大的能量。这种现象在低频范围的超声波场中强烈发生。当小孔突然爆炸时，可将物体表面的污垢膜击破，达到去污的目的。
当使用的超声波频率在28-100khz范围内时，存在超声波的多种效应。虚空消失的过程中产生的巨大压力效果非常突出。当使用的超声波频率在超高频率范围时，超声波的作用主要是其自身巨大的能量效应，不会产生空洞，但这种巨大的能量对细小污垢的去除和清洗有很大的作用。
另外，超声波不仅帮助介质液快速溶解污垢，而且还起到搅拌作用，使介质液运动，新鲜的介质液不断作用于污垢，加速溶解。因此，如果利用超声波强大的冲击力，可以促进顽固附着污垢的解离，避免出现清洁力不均匀的情况。但由于超声波在使用过程中可能会损坏清洗物体，所以当清洗物体非常脆弱时，不适合使用超声波清洗。
3、洗涤介质的选择
超声波清洗是以一定的液体为介质进行的，介质的选择以能充分发挥超声波的作用达到去污的目的为原则。由于水是空化效果最好的液体，所以通常采用清水作为介质，用量不是很大，也不必采用喷淋或搅拌的方式使水剧烈流动。但由于清水分散离解油污的能力较差，常采用表面活性剂或酸碱水溶液作为超声波清洗的介质。
由于各种亲水性或亲油性有机溶剂产生孔洞的能力比水差，因此如果以这些有机溶剂为介质，只需补充其溶解、分散污物的能力即可有效去除污物。而且有机溶剂往往存在易燃、易爆、有毒等问题，因此通常采用水作为介质
四、使用超声波清洗时应注意的问题
在一定条件下，超声波清洗可以取得较好的效果，因此需要注意以下问题。
1、克服空穴生成的不均匀性
已经提到，沿着最大声压带不均匀地产生空化。当清洗物体在洗液中处于静止状态时，会因腔体不均匀而造成清洗不均匀。为了克服这种现象的发生，常采用以下方法：
①移动清洗物体：当清洗物体在清洗槽内移动时，孔洞可以更均匀地作用于物体表面。最常见的方法是旋转清洁物体。当物体位于孔的最大声压带垂直相交的平面上时，清洁效果更具体。
②改变洗涤液的深度：当洗涤槽液位上下变化时，腔体最大声压带的位置也随之变化，可以克服不均匀性。
③矩形波形的形成：几种不同波长的超声波合成在一起，产生的超声波驻波扩大了最大声压频带的范围，可以克服不均匀性。
④防止共振波的产生：如果液面与清洗物体表面不垂直，可以防止清洗物体表面受迫振动而形成共振波。这样，一方面可以减少清洁不均匀，同时可以避免对清洁物体的损坏。
2、克服超声波反射造成的效果不均匀性
当清洗物体的内表面、金属管道的内表面、较深的金属物体的凹面以及金属网制成的清洗物体容器等发生超声波反射时，会阻碍超声波的穿透并造成超声波效果不均匀。这是超声波清洗中常见的问题。
3、气蚀对清洗物体造成的损害：
气蚀可能会损坏清洁物体并使其性能脆弱。
另外，用超声波处理电子机械中使用的尖刀刀片和极薄金属片时，常常会发生空化损伤，且频率越低，超声空化强度越大。因此，在使用超声波清洗时，必须考虑清洗物体的形状和材料的性质。只有选择合适的超声波频率，采用合适的方法，才能达到良好的清洗效果。
